DE1185305B - Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls - Google Patents

Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls

Info

Publication number
DE1185305B
DE1185305B DEZ5026A DEZ0005026A DE1185305B DE 1185305 B DE1185305 B DE 1185305B DE Z5026 A DEZ5026 A DE Z5026A DE Z0005026 A DEZ0005026 A DE Z0005026A DE 1185305 B DE1185305 B DE 1185305B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charge carrier
processing
during
carrier beam
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEZ5026A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Heinz Steigerwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Aircraft Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to IT559958D priority Critical patent/IT559958A/it
Priority to BE548761D priority patent/BE548761A/xx
Application filed by United Aircraft Corp filed Critical United Aircraft Corp
Priority to DEZ5026A priority patent/DE1185305B/de
Priority to CH342299D priority patent/CH342299A/de
Priority to AT195730D priority patent/AT195730B/de
Priority to FR1200072D priority patent/FR1200072A/fr
Priority to US59328056 priority patent/US2902583A/en
Priority to GB1954956A priority patent/GB812713A/en
Publication of DE1185305B publication Critical patent/DE1185305B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0217Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
    • C22B60/0252Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
    • C22B60/026Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries liquid-liquid extraction with or without dissolution in organic solvents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0291Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining thorium
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/42Reprocessing of irradiated fuel
    • G21C19/44Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
    • G21C19/46Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/302Controlling tubes by external information, e.g. programme control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S164/00Metal founding
    • Y10S164/04Dental

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. KL: H Ol j
Deutsche KL: 21g-21/01
Nummer: 1185 305
Aktenzeichen: Z 5026 VIII c/21 g
Anmeldetag: 6. Juli 1955
Auslegetag: 14. Januar 1965
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten, Schweißen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungsträgerstrahles, bei dem das Material nur der Einwirkung des Ladungsträgerstrahles ausgesetzt wird. Der Ausdruck »Materialbearbeitung« soll im folgenden nur diese erwähnten Arten der Bearbeitung umfassen.
Bei der bekannten Materialabtragung mittels eines Ladungsträgerstrahles, beispielsweise bei der Herstellung von Bohrungen, wird die zu bearbeitende Materialstelle durch Beschüß mit Ladungsträgern hocherhitzt, so daß das Material an dieser Stelle abdampft. Es ist auch bekannt, das örtlich hocherhitzte Material durch chemische Reaktion, beispielsweise durch ein der Bearbeitungsstelle zugeführtes Gas, so umzuwandeln, daß es leicht in dampfförmigen Zustand übergeht.
Beim Auftreffen des Ladungsträgerstrahles auf das zu bearbeitende Objekt wird zunächst der unmittelbar getroffenen Materialschicht an der Oberfläche des Objektes Wärmeenergie zugeführt. Bei ausreichender Intensität des Ladungsträgerstrahles wird die oberste Materialschicht fast augenblicklich geschmolzen und so weit erhitzt, daß eine stürmische Verdampfung eintritt. Gleichzeitig geben die erhitzten Materialbezirke durch Wärmeleitung Wärmeenergie an das sie umgebende noch kalte Material ab. Auf diese Weise entsteht ein dauernder Wärmestrom in die die bearbeitete Stelle umgebenden Materialbezirke. Bei gleichmäßiger Energieeinstrahlung durch den Ladungsträgerstrahl wird sich nach einiger Zeit eine Temperaturverteilung einstellen, welche dem Gleichgewichtszustand entspricht, der durch die energetischen Austauschverhältnisse bestimmt wird. Der Gleichgewichtszustand ist in starkem Maße von den thermischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials, insbesondere seiner Wärmeleitfähigkeit abhängig, d. h., die Temperaturüberhöhung an der zu bearbeitenden Stelle wird um so besser sein, je geringer beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit des Materials ist.
Um eine ausreichend schnelle Materialverdampfung in dem abzutragenden Materialbereich zu erreichen, ist es notwendig, das Material so weit zu erhitzen, daß ein ausreichend großer Dampfdruck entsteht. Damit nur diejenigen Teile des Materials geschmolzen werden, welche aus dem übrigen Materialverband herausgelöst werden sollen, ist es erforderlich, die Temperatur an den Randbezirken der zu bearbeitenden Stelle unter dem Schmelzpunkt zu halten. Oft ist es jedoch zweckmäßig, die Temperatur in den weiteren Randgebieten noch niedriger zu Verfahren zum Löten, Schweißen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungsträgerstrahls
Anmelder:
United Aircraft Corporation, East Hartford,
Conn. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dr.-Ing. A. Weickmann,
Dipl.-Ing. H. Weickmann und Dr. K. Fincke,
Patentanwälte, München 27, Möhlstr. 22
Als Erfinder benannt:
Karl Heinz Steigerwald, Heidenheim
halten, damit Materialveränderungen vermieden werden.
Für kontinuierliche Ladungsträgereinstrahlung ergibt sich, im wesentlichen bedingt durch den Wert der Wärmeleitfähigkeit des zu bearbeitenden Materials, eine Einschränkung in der Anwendung des Verfahrens. Da die eingestrahlte Eniergie, die erforderliche Temperaturüberhöhung, die Größe des bearbeiteten Bereiches und die thermischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials miteinander in Beziehung stehen, läßt sich die Forderung nach einem möglichst starken Temperaturabfall an den Rändern des Bearbeitungsgebietes nicht immer erfüllen, so daß bei vielen Materialien selbst beim Löten und Schweißen, d. h. bei einer Energieeinstrahlung, welche notwendig ist, den bestrahlten Bereich zu schmelzen, bereits durch Wärmeleitung Aufschmelzungen der Randgebiete entstehen.
Durch solche Aufschmelzungen können sich beim Materialabtragen, z. B. bei der Herstellung von Bohrungen, in dem entstehenden Bohrloch Schmelzmassen ansammeln, welche dann dazu führen, daß immer weitere Randgebiete auf dem Wege der Wärmeleitung erhitzt und aufgeschmolzen werden. Auf diese Weise verschlechtert sich die Bearbeitungsfähigkeit im Verlaufe des Bohrvorgangs immer mehr.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenfiltern bekannt, bei welchem mittels eines
409 768/299
3 4
Elektronenstrahles in eine sehr dünne Folie eine dungsträgerstrahles in den Impulspausen auf den Vielzahl von Löchern gebrannt wird. Der Elek- Wert Null herabzusetzen.
tronenstrahl wird während der Bewegung von einer Die zur Bearbeitung des Materials notwendige In-
Bearbeitungsstelle zur nächsten abgeschaltet. Wäh- tensität des Ladungsträgerstrahles wird also nur
rend der Bearbeitung einer zusammenhängenden 5 während der Dauer der Strahlimpulse erreicht, d. h.,
Stelle trifft jedoch der Strahl kontinuierlich auf, so das Material wird während kurzer aufeinanderfol-
daß die geschilderten Nachteile einer solchen Be- gender Intervalle erhitzt und dabei aufgeschmolzen
arbeitung hier nicht vermieden werden. und gegebenenfalls verdampft. In den zwischen die-
Es ist bekannt, zur Herstellung kleiner Kugeln aus sen Zeitintervallen liegenden Pausen kühlt sich das
hochschmelzbarem Material dieses Material mittels io bearbeitete Material jeweils so weit ab, daß sich zu
eines Ladungsträgerstrahles zu erhitzen und aufzu- Beginn eines jeden Bearbeitungsimpulses der gleiche
schmelzen. Dabei kann die Stromdichte des Ladungs- Anfangszustand einstellt.
trägerstrahles plötzlich erhöht werden, wobei das Mit Hilfe dieses Verfahrens kann die Materialvorerhitzte Schmelzgut durch das plötzliche Auftref- bearbeitung in praktisch beliebigem Maße von den fen großer Energiemengen infolge Dampfexplosion 15 thermischen Eigenschaften des bearbeiteten Matezerspringt und dabei in kungeiförmige Tropfen zer- rials unabhängig gemacht werden. Ein weiterer fällt. Es handelt sich hier um einen einmaligen In- wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens gegentensitätsanstieg des Ladungsträgerstrahles, der für über einer Bearbeitung mit kontinuierlichem Laandere Arten der Materialbearbeitung keinerlei Vor- dungsträgerstrahl liegt darin, daß die unerwünschteile mit sich bringt. 20 ten Nebenerscheinungen, d. h. insbesondere die
Ferner ist es bekannt, beim Abtragen von Halb- Wärmeableitung, in die nicht direkt erhitzten Mateleitermaterial mittels eines Elektronenstrahles die rialstellen zugunsten des Bearbeitungseffektes verIntensität des Elektronenstrahles gleitend oder mindert werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad sprungweise zu ändern. Diese relativ langsam bzw. des Verfahrens erhöht. Ferner wird der thermisch nicht periodisch verlaufenden Änderungen bringen 25 beanspruchte Randbereich ganz wesentlich verkleijedoch bezüglich der Eingrenzung des wärmebean- nert, und die Bearbeitungen können mit sehr viel spruchten Bereiches keinen Vorteil mit sich, da größerer Genauigkeit durchgeführt werden. Weiterdurch sie der Wärmefluß in die nicht direkt vom hin ist es bei dem neuen Verfahren möglich, die Strahl erhitzten Randbezirke nicht wesentlich beein- Strahlintensität während der kurzen Bearbeitungsflußt wird. 30 impulse wesentlich höher zu wählen als bei konti-
Schließlich ist es bekannt, zum Oberflächenhärten nuierlicher Einstrahlung, ohne daß Schädigungen von Metall einen intermittierend gesteuerten Elek- des Materials oder des Strahlerzeugungssystems auftronenstrahl zu verwenden. Es tritt hier jedoch keine treten. Dadurch wird es möglich, die Bearbeitungs-Änderung im Aggregatzustand des bestrahlten Mate- geschwindigkeit gegenüber dem mit kontinuierlicher rials ein. 35 Ladungsträgereinstrahlung arbeitenden Verfahren zu
Das Problem, daß sich bei kontinuierlicher Ein- erhöhen.
strahlung des Ladungsträgerstrahles zum Zwecke des Es lassen sich also mit Hilfe des neuen Verfah-
Materialabtragens Aufschmelzungen bilden, welche rens allein mit thermischen Mitteln alle angestreb-
die weitere Materialabtragung sehr störend beein- ten Ziele bei der Materialbearbeitung mit Ladungs-
flussen, war bekannt. Zur Vermeidung dieses Nach- 40 trägerstrahl erreichen, d. h., die gemäß dem erwähn-
teils ist vorgeschlagen worden, das Werkstück im ten älteren Vorschlag angestrebte Wechselwirkung
Bereich der Bearbeitungsstelle mit Ultraschallschwin- ist nicht notwendig.
gungen zu beaufschlagen. In weiterer Ausgestaltung Zur näheren Erläuterung des Unterschiedes zwidieses Verfahrens ist auch vorgeschlagen worden, sehen den thermischen Vorgängen bei kontimüerden Ladungsträgerstrahl in der Frequenz des Ultra- 45 licher und diskontinuierlicher Ladungsträgereinstrahschalls intermittierend zu steuern. Dabei soll durch lung ist der Temperaturverlauf an der Oberfläche eine Phasenverschiebung zwischen Strahlimpuls und einer bestrahlten Platte für verschiedene Zeitpunkte Ultraschallschwingung ein besonders günstiges Ver- in F i g. 1 schematisch dargestellt. Hierbei ist die hältnis zwischen der einstrahlenden Energie und der Temperaturverteilung nur in ihrem prinzipiellen Verdabei erzielbaren Bearbeitungswirkung erreicht wer- 50 lauf unter Vernachlässigung ihrer feineren Struktur den. Es wird hier also eine Wechselwirkung zwi- wiedergegeben.
sehen mechanischen und thermischen Kräften ange- Eine Platte 1 ist im Schnitt gezeichnet. Auf sie
strebt. Eine Anordnung zur Ausführung dieses Ver- trifft ein rotationssymmetrischer Ladungsträgerstrahl,
fahrens ist ziemlich aufwendig und erlaubt in vielen dessen Achse mit 2 bezeichnet ist, mit gleichmäßiger
Fällen nicht die Erzielung der angestrebten Wir- 55 Stromdichteverteilung in der im Schnitt gezeichneten
kung. Kreisfläche 3 kontinuierlich auf. Die sich zu den
Es wird nun bei dem Verfahren zum Löten, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten id bis i4 an der Schweißen und Abtragen von Materialien mittels Oberfläche der Platte einstellenden Temperaturvereines Ladungsträgerstrahles, bei dem das Material teilungen zeigen die Kurven 4 bis 7.
nur der Einwirkung des Ladungsträgerstrahles aus- 60 Der Ladungsträgerstrahl erhitzt im ersten Zeitgesetzt ist, erfindungsgemäß der Ladungsträgerstrahl punkt des Auftreffens nur eine sehr dünne Materialwährend des Bearbeitens einer zusammenhängenden schicht innerhalb der Kreisfläche 3, welche durch Bearbeitungsstelle in einer Folge von relativ zur Be- den starken Temperaturabfall zu den angrenzenden arbeitungszeit kurzen Strahlimpulsen zur Wirkung Gebieten einer intensiven Kühlung ausgesetzt ist. gebracht. Die Intensität des Strahles wird dabei in 65 Die Temperaturverteilung ist zunächst rechteckig den Impulspausen auf einen endlichen Wert herab- über dem Schnitt von 3, wobei die obengenannten gesetzt, der unter der Bearbeitungsintensität liegt. Strahleigenschaften vorausgesetzt sind. Mit fort-Besonders vorteilhaft ist es, die Intensität des La- schreitender Erwärmung einer dickeren Material-
schicht infolge weiterer kontinuierlicher •Ladungsträgereinstrahlung vermindert sich die Abkühlung von 3, die Temperatur steigt hier weiter an, und es bildet sich zu einem mit tt bezeichneten Zeitpunkt die durch 4 gezeigte, nur noch annähernd rechteckige Temperaturverteilung aus. Die vorausgegangene rechteckige Temperaturverteilung liegt bei einem niedrigeren Temperaturwert und ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Bei weiterer kontinuierlicher Ladungsträgereinstrahlung gelangt immer mehr Wärme durch Wärmeleitung von der Stelle 3 zu den benachbarten Gebieten der Platte 1, die Temperaturverteilung durchläuft die Kurven 5 bis 7 und erreicht schließlich einen Gleichgewichtszustand.
Wie die Kurven 4 bis 7 zeigen, wird das Material auch außerhalb von 3 über den Schmelzpunkt Ts hinaus erhitzt. Die Ausdehnung des geschmolzenen Gebietes wird also nicht allein von der geometrischen Form des Ladungsträgerstrahles bestimmt.
In Fig. 2 ist demgegenüber der Vorgang bei diskontinuierlicher Ladungsträgereinstrahlung gezeigt. Die Fläche 3 werde mit einem Ladungsträgerstrahlimpuls bestrahlt, dessen Zeitdauer sich von i0 bis t., erstreckt. Die Stromdichteverteilung über dem Strahlquerschnitt sei gleichmäßig wie in Fig. 1. Ebenso sei die Stromdichteverteilung über die Zeitdauer des Impulses konstant. Von der Zeit i0 bis t2 bildet sich die Temperaturverteilung in der oben geschilderten Weise nach den Verteilungskurven 10 und 11 aus, die den Kurven 4 und 5 der F i g. 1 entsprechen. Nach Abschalten des Impulses tritt ein schneller Temperaturabfall im Zentrum des erhitzten Gebietes ein. Da sich gleichzeitig die Erwärmung in der Platte 1 weiter ausdehnt, entstehen zu den Zeitpunkten t:i und i4 Temperaturverteilungen nach den Kurven 12 und 13. Das Temperaturmaximum verflacht sich immer mehr, und die Erhitzung der Platte 1 verschwindet langsam völlig.
Die zu jedem Zeitpunkt des Vorganges bestehenden Temperaturverteilungen lassen sich in einer Kurvenschar zusammenfassen, deren Einhüllende die gestrichelte Kurve 14 darstellt. Diese Kurve ist somit maßgebend für den durch die Impulsbestrahlung entstehenden Bearbeitungseffekt. Wie Fig. 2 zeigt, wird nur noch der Teil der Platte 1 aufgeschmolzen, welcher zwischen den Schnittpunkten der Kurve 14 mit der Schmelztemperatur entsprechenden Ordinate Ts liegt. Dieses Gebiet wird wesentlich genauer von der geometrischen Form des einfallenden Ladungsträgerstrahles bestimmt. Bei einer Wiederholung mehrerer Impulse hintereinander mit gleichen Impulspausen wird sich ein immer wieder gleicher Temperaturverlauf einstellen, welcher durch eine Einhüllende nach Art der Kurve 14 wiedergegeben werden kann.
Es ist bei impulsförmiger Ladungsträgereinstrahlung möglich, das Material kurzzeitig wesentlich höheren Stromdichten auszusetzen, als dies bei kontinuierlicher Ladungsträgereinstrahlung der Fall ist, ohne daß dadurch die Eingrenzung des zu bearbeitenden Bereiches überschritten wird. Hierbei wird entsprechend der definierten Dauer eines Impulses nur eine sehr dünne Materialschicht äußerst hoch erhitzt.
Mit kürzer werdender Impulsdauer bei gleichbleibender Impulspause nähern sich die auftretenden Temperaturverteilungskurven immer mehr der Rechteckform. Auf diese Weise erhält auch der obere Teil der Einhüllenden dieser Kurven weitgehend rechteckige Form. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, die Temperaturverteilung auf einem zu bearbeitenden Werkstück insbesondere durch die Intensität und die Länge des eingestrahlten Ladungsträgerimpulses zu wählen. In vielen Fällen ist es auch vorteilhaft, den Intensitätsverlauf über einen Impuls nicht konstant, sondern zeitlich veränderlich
ίο zu wählen.
Es kann vorteilhaft sein-den Ladungsträgerstrahl während der Impulspausen zu defokussieren oder abzulenken. Auf diese Weise ist es möglich, auf dem zu bearbeitenden Material eine Temperungswirkung zu erzeugen.
Zum Bohren von Löchern, die beispielsweise konische Form haben, ist es unter Umständen erforderlich, die Form des Ladungsträgerstrahls von Impuls zu Impuls zu ändern. Die kann durch Regelung der den Eelektronenstrahl formenden elektronenoptischen Mittel erfolgen.
Die Herstellung der Ladungsträgerimpulse kann sowohl auf mechanischem Wege, beispielsweise durch mechanisch bewegte Abschattungsvorrichtung, als auch auf elektrischem Wege, beispielsweise durch Steuerung der Emission der Ladungsträgerstrahlquelle und/oder durch Ablenkung des Ladungsträgerstrahles mit Hilfe an sich bekannter elektrischer Strahlsperren, und/oder durch eine Defokussierungslinse erfolgen.
Soll ein Objekt an mehreren Stellen bearbeitet werden oder ist eine zu bearbeitende Stelle verhältnismäßig groß, so ist es unter Umständen vorteilhaft, die Auftreffstelle des Ladungsträgerstrahles auf dem zu bearbeitenden Objekt während der Bestrahlung und/oder zwischen den Impulsen durch Bewegung dieses Objektes und/oder durch Ablenkung des Ladungsträgerstrahles zu verändern. Sind mehrere gleichzeitig zu bearbeitende Objekte vorhanden, so kann es zweckmäßig sein, diese nacheinander von Impuls zu Impuls dem Ladungsträgerstrahl auszusetzen. Dies kann durch entsprechende Bewegung der Objekte mit Hilfe von Vorschubvorrichtungen oder durch entsprechende Ablenkung des Ladungstragerstrahles geschehen. Es kann vorteilhaft sein, die Verschiebung der Objekte und/oder die Ablenkung des Ladungsträgerstrahles in bezug auf die Impulsfolge in bestimmter Weise regelbar zu gestalten.
Unter Umständen ist es zweckmäßig, bei bestimmten Materialien mit verschiedenen Ladungsträgerstrahlen unterschiedlicher Zusammensetzung zu arbeiten. Alle diese Ladungsträgerstrahlen können intermittierend gesteuert werden und nacheinander auf dieselbe Stelle des zu bearbeitenden Objektes fallen. Es kann auch zweckmäßig sein, einen Teil der Ladungsträgerstrahlen gleichzeitig auf dieselbe Stelle des zu bearbeitenden Objektes fallen zu lassen.
Bei der Materialbearbeitung mittels intermittierendem Ladungsträgerstrahl wird der bearbeitete Gegenstand durch die erzeugten Temperaturschwankungen und die dabei verlaufenden thermischen Ausdehnungen starken Beanspruchungen ausgesetzt.
Es ist vorteilhaft, den zu bearbeitenden Gegenstand teilweise oder insgesamt auf eine Temperatur zu erhitzen, welche eine Zerstörung durch die Temperaturbeanspruchung ausschließt. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß das zu bearbeitende Objekt durch zusätzliche Ladungsträgerstrahlen und/oder beispielsweise elektrische Heizvorrichtungen vor, während und nach der Bearbeitung auf eine bestimmte, vorzugsweise einstellbare Temperatur erwärmt wird. Es ist dabei zweckmäßig, die Erwärmung des Objektes durch z. B. lichtelektrische und/oder thermoelektrische Regelvorrichtungen zu steuern. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, auch den zur Bearbeitung des Gegenstandes dienenden Ladungsträgerstrahl durch lichtelektrische und/oder thermoelektrische Regelvorrichtungen in Abhängigkeit von den bei der Bearbeitung auftretenden thermischen Vorgängen zu steuern.
Um beispielsweise chemische Wirkungen zu erzielen oder Überzüge auf Teilbezirke der zu bearbeitenden Stelle oder das gesamte bestrahlte Gebiet herstellen zu können, kann es zweckmäßig sein, während der Bestrahlungspausen oder während bestimmter Zeiten des gesamten Bearbeitungsvorganges in die Nähe der oder an die zu bearbeitende Stelle zusätzliche Substanzen, beispielsweise durch Aufdampfen, zu bringen.

Claims (22)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Löten, Schweißen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungsträgerstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgerstrahl während des Bearbeitens einer zusammenhängenden Bearbeitungsstelle in einer Folge von relativ zur Bearbeitungszeit kurzen Strahlimpulsen zur Wirkung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Ladungsträgerstrahles in den Impulspausen auf einen endlichen Wert herabgesetzt wird, der unter der Bearbeitungsintensität liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Ladungsträgerstrahles in den Impulspausen auf den Wert Null herabgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn jedes Bearbeitungsimpulses die eingestrahlte Intensität relativ zur gesamten Dauer der Impulse steil ansteigt und am Ende steil abfällt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bearbeitungs-Vorganges die Dauer der Bearbeitungsimpulse verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bearbeitungsvorganges die Dauer der Impulspausen verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bearbeitungsvorganges sowohl die Dauer der Bearbeitungsimpulse als auch die Dauer der zwischen diesen liegenden Pausen verändert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Bearbeitungsvorganges der Energieinhalt der Bearbeitungsimpulse verändert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des auf das Material auftreffenden Ladungsträgerstrahles innerhalb der einzelnen Bearbeitungsimpulse in ihrem zeitlichen Verlauf geändert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgerstrahl während der Bearbeitungspausen defokussiert wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ladungsträgerstrahles von Bearbeitungsimpuls zu Bearbeitungsimpuls durch Regelung der elektronenoptischen Elemente geändert wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstelle des Ladungsträgerstrahles auf dem zu bearbeitenden Material in den Impulspausen durch Bewegen dieses Materials und/oder Ablenkung des Ladungsträgerstrahles verändert wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 mit mehreren Ladungsträgerstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß diese nacheinander auf dieselbe Stelle des zu bearbeitenden Materials auftreffen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der auf das Material auftreffenden Ladungsträgerstrahlen verändert wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 mit mehreren Ladungsträgerstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil derselben gleichzeitig auf dieselbe Stelle des zu bearbeitenden Materials auftrifft.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgerstrahl durch elektrische, lichtelektrische und/oder thermoelektrische Regelvorrichtungen in Abhängigkeit von den bei der Bearbeitung auftretenden thermischen Vorgängen gesteuert wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende Material durch Ladungsträgerstrahlen und/oder elektrische Heizvorrichtungen vor, während und nach der Bearbeitung auf eine einstellbare Temperatur erwärmt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Materials durch elektrische, lichtelektrische und/oder thermoelektrische Regelvorrichtungen gesteuert wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß während bestimmter Zeiten des gesamten Bearbeitungsvorganges und/oder während der Impulspausen in die Nähe und/oder an die zu bearbeitende Stelle zusätzliche Substanzen gebracht werden.
20. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine rotierende mechanische Abschattungsvorrichtung zur Unterbrechung des Ladungsträgerstrahles vorgesehen ist.
21. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer-
vorrichtung zur Steuerung der Emission der Ladungsträgerstrahlquelle vorgesehen ist.
22. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlsperre vorgesehen ist, die den Strahl während der Bearbeitungspausen ablenkt.
10
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 903 017, 880 311, 434, 896 827, 993-Ü3/974 937; -'·" ". britische Patentschrift Nr. 657 295; französische Patentschrift Nr. 1004 891; »Electronics«, Vol. 21, 1948, Nr. 3, S. 74 bis
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEZ5026A 1955-07-06 1955-07-06 Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls Pending DE1185305B (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT559958D IT559958A (de) 1955-07-06
BE548761D BE548761A (de) 1955-07-06
DEZ5026A DE1185305B (de) 1955-07-06 1955-07-06 Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls
CH342299D CH342299A (de) 1955-07-06 1956-06-16 Verfahren zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahlen
AT195730D AT195730B (de) 1955-07-06 1956-06-19 Verfahren und Anordnung zur Materialbearbeitung mittels Ladungsträgerstrahl
FR1200072D FR1200072A (fr) 1955-07-06 1956-06-21 Procédé de traitement de matières au moyen de rayons porteurs de charges
US59328056 US2902583A (en) 1955-07-06 1956-06-22 Method for working materials by means of a beam of charged particles
GB1954956A GB812713A (en) 1955-07-06 1956-06-25 Method for working materials by means of a beam of charged particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEZ5026A DE1185305B (de) 1955-07-06 1955-07-06 Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1185305B true DE1185305B (de) 1965-01-14

Family

ID=7619317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEZ5026A Pending DE1185305B (de) 1955-07-06 1955-07-06 Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls

Country Status (8)

Country Link
US (1) US2902583A (de)
AT (1) AT195730B (de)
BE (1) BE548761A (de)
CH (1) CH342299A (de)
DE (1) DE1185305B (de)
FR (1) FR1200072A (de)
GB (1) GB812713A (de)
IT (1) IT559958A (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947444A1 (de) * 1979-11-24 1981-06-11 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Elektronenstrahl-gravierverfahren
EP0269603A2 (de) * 1986-10-29 1988-06-01 VOEST-ALPINE Eisenbahnsysteme Gesellschaft m.b.H. Verfahren zur Herstellung von Weichenherzstücken
DE102007047475B3 (de) * 2007-09-27 2008-11-20 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Bauteils, insbesondere einer Abschirmung für eine Vakuumschaltröhre, und Vakuumschaltröhre

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL267203A (de) * 1961-03-08
US3180751A (en) * 1961-05-26 1965-04-27 Bausch & Lomb Method of forming a composite article
DE1291601B (de) * 1963-07-12 1969-03-27 Quick U Lindemann Gmbh Verfahren zum dem Abstechen entsprechenden Trennen von Rohren und Vorrichtungen zur Ausuebung dieses Verfahrens
DE1267766C2 (de) * 1963-11-28 1973-05-24 United Aircraft Corp Verfahren zum Schweissen und Loeten mittels eines Ladungstraegerstrahles
NL6413486A (de) * 1963-11-28 1965-05-31
DE1238450B (de) * 1964-06-04 1967-04-13 Consortium Elektrochem Ind Verfahren zum Herstellen von spannungsfreien und rissefreien Staeben aus hochreinem Bor aus der Schmelze
DE1301209B (de) * 1964-07-24 1969-08-14 Steigerwald Strahltech Verfahren zum Abtragen, insbesondere zum Perforieren von flexiblen Kunststoffen
US3323947A (en) * 1964-12-17 1967-06-06 Bell Telephone Labor Inc Method for making electrode connections to potassium tantalate-niobate
US3434894A (en) * 1965-10-06 1969-03-25 Ion Physics Corp Fabricating solid state devices by ion implantation
US3458368A (en) * 1966-05-23 1969-07-29 Texas Instruments Inc Integrated circuits and fabrication thereof
US3634645A (en) * 1970-04-21 1972-01-11 Westinghouse Electric Corp Work treating with electron beam
BE766104A (fr) * 1970-05-06 1971-09-16 Commissariat Energie Atomique Procede de soudage par bombardement electronique
US4157923A (en) * 1976-09-13 1979-06-12 Ford Motor Company Surface alloying and heat treating processes
US4179316A (en) * 1977-10-17 1979-12-18 Sciaky Bros., Inc. Method and apparatus for heat treating
GB2031955B (en) * 1978-10-16 1982-09-08 Atomic Energy Authority Uk Inhibiting fretting corrosion of titanium
US4341942A (en) * 1978-10-31 1982-07-27 International Business Machines Corporation Method of bonding wires to passivated chip microcircuit conductors
DE3030532A1 (de) * 1980-08-13 1982-03-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zum rissfreien energiestrahlschweissen von warmfesten formteilen
FR2559695B1 (fr) * 1984-02-20 1995-04-21 Mitsubishi Electric Corp Procede et appareil pour detecter et reguler la position d'un faisceau electronique de soudage
DE4028842C2 (de) * 1990-09-11 1995-10-26 Balzers Hochvakuum Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Bedampfungsstromdichte und/oder deren Verteilung
DE4031546A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4031545A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer texturwalze
DE4031547A1 (de) * 1990-10-05 1992-04-09 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung von texturwalzen
US5459296A (en) * 1990-12-15 1995-10-17 Sidmar N.V. Method for the low-maintenance operation of an apparatus for producing a surface structure, and apparatus

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE712434C (de) * 1938-01-26 1941-10-18 Siemens & Halske Akt Ges Verfahren zur Herstellung von reinen Oberflaechenfiltern und Ultrafiltern
GB657295A (en) * 1942-05-07 1951-09-19 Electronized Chem Corp Improvements in and relating to methods of sterilizing and preserving foodstuffs, drugs and pharmaceutical preparations
FR1004891A (fr) * 1942-05-07 1952-04-03 Procédé de polymérisation
DE880311C (de) * 1951-09-09 1953-06-22 Licentia Gmbh Verfahren zum Oberflaechenhaerten von haertbaren metallischen Werkstoffen
DE896827C (de) * 1951-09-08 1953-11-16 Licentia Gmbh Verfahren zur formgebenden Bearbeitung von kristallenen Halbleiterkoerpern
DE903017C (de) * 1951-01-31 1954-02-01 Sueddeutsche Lab G M B H Herstellung kleiner Kugeln aus hochschmelzbaren Materialien
DE974937C (de) * 1952-07-26 1961-06-08 Zeiss Carl Fa Verfahren und Einrichtung zum Bohren und Fraesen von Gegenstaenden mittels Ladungstraegerstrahlen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1715017A (en) * 1927-03-12 1929-05-28 Thomson Electric Welding Compa Electric welding apparatus
US2046969A (en) * 1935-12-31 1936-07-07 Gen Electric Method of resistance spot welding
IT380674A (de) * 1939-02-22
US2243833A (en) * 1939-04-15 1941-06-03 Aluminum Co Of America Transientless timer
BE511897A (de) * 1951-06-06

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE712434C (de) * 1938-01-26 1941-10-18 Siemens & Halske Akt Ges Verfahren zur Herstellung von reinen Oberflaechenfiltern und Ultrafiltern
GB657295A (en) * 1942-05-07 1951-09-19 Electronized Chem Corp Improvements in and relating to methods of sterilizing and preserving foodstuffs, drugs and pharmaceutical preparations
FR1004891A (fr) * 1942-05-07 1952-04-03 Procédé de polymérisation
DE903017C (de) * 1951-01-31 1954-02-01 Sueddeutsche Lab G M B H Herstellung kleiner Kugeln aus hochschmelzbaren Materialien
DE896827C (de) * 1951-09-08 1953-11-16 Licentia Gmbh Verfahren zur formgebenden Bearbeitung von kristallenen Halbleiterkoerpern
DE880311C (de) * 1951-09-09 1953-06-22 Licentia Gmbh Verfahren zum Oberflaechenhaerten von haertbaren metallischen Werkstoffen
DE974937C (de) * 1952-07-26 1961-06-08 Zeiss Carl Fa Verfahren und Einrichtung zum Bohren und Fraesen von Gegenstaenden mittels Ladungstraegerstrahlen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947444A1 (de) * 1979-11-24 1981-06-11 Hell Rudolf Dr Ing Gmbh Elektronenstrahl-gravierverfahren
EP0269603A2 (de) * 1986-10-29 1988-06-01 VOEST-ALPINE Eisenbahnsysteme Gesellschaft m.b.H. Verfahren zur Herstellung von Weichenherzstücken
EP0269603A3 (en) * 1986-10-29 1988-06-08 Voest-Alpine Aktiengesellschaft Process for manufacturing frogs
AU600316B2 (en) * 1986-10-29 1990-08-09 Vae Aktiengesellschaft Process for producing frogs of railway switches
DE102007047475B3 (de) * 2007-09-27 2008-11-20 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Bauteils, insbesondere einer Abschirmung für eine Vakuumschaltröhre, und Vakuumschaltröhre

Also Published As

Publication number Publication date
BE548761A (de) 1900-01-01
CH342299A (de) 1959-11-15
US2902583A (en) 1959-09-01
IT559958A (de) 1900-01-01
GB812713A (en) 1959-04-29
AT195730B (de) 1958-02-25
FR1200072A (fr) 1959-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1185305B (de) Verfahren zum Loeten, Schweissen und Abtragen von Materialien mittels eines Ladungstraegerstrahls
DE2458370C2 (de) Energiestrahl-Gravierverfahren und Einrichtung zu seiner Durchführung
DE2229825C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines energiereichen Elektronenstrahls
DE1053691B (de) Verfahren und Einrichtung zur Materialbearbeitung mittels Ladungstraegerstrahl
DE102013226298A1 (de) Belichtung bei generativer Fertigung
DE2740569A1 (de) Oberflaechenlegierungs- und waermebehandlungsverfahren
DE202012013222U1 (de) Kontaktelement
EP3119551B1 (de) Verfahren zum erzeugen kleiner bohrungen in werkstücken durch änderung eines arbeitsparameters innerhalb eines strahlimpulses
DE1301209B (de) Verfahren zum Abtragen, insbesondere zum Perforieren von flexiblen Kunststoffen
EP3323597A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur additiven herstellung eines dreidimensionalen produktes
DE4438303A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweißen
DE1125096B (de) Verfahren zum Herstellen einer Schweisszone gewuenschter Querschnittsform beim Ladungstraegerstrahl-Schweissen
DE1565881B2 (de) Verfahren und Anordnung zum gesteuer ten Erwarmen eines Targetmatenals in einem Hochvakuum Elektronenstrahlofen
CH414891A (de) Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Ladungsträgerstrahls
DE2152094A1 (de) Heizsystem fuer einen Elektronenstrahlofen
DE1033816B (de) Verfahren zum Bohren feiner Loecher
DE1218411B (de) Verfahren zur Herstellung eines duennen einkristallinen Plaettchens
EP0617134B1 (de) Verfahren zum Umschmelzen von Oberflächenbereichen von Werkstücken
DE1433075A1 (de) Vakuum-Schmelz- und-Giessverfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung desselben
DE1118375B (de) Verfahren und Einrichtung zur Materialbearbeitung mittels Ladungstraegerstrahl
EP0667175B1 (de) Verfahren zur Bearbeitung von Stahlkanten für Ski od. dgl.
DE1121281B (de) Schmelzanlage zum Schmelzen von Metallen unter reduziertem Druck
AT225503B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schweißzone gewünschter Querschnittsform beim Ladungsträgerstrahl-Schweißen
AT367569B (de) Verfahren zur herstelliung von drehanoden fuer roentgenroehren
DE1419280B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von pn uebergaengen